Giáo án MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

Bài thí nghiệm giới thiệu cho sinh viên phương pháp thực hiện thí nghiệm có tải của máy điện một chiều (kích từ độc lập, kích từ song song) nhằm xây dựng đặc tuyến cơ, tính toán hiệu suất, moment ngõ ra của động cơ, đồng thời kiểm chứng lý thuyết về phản ứng phần ứng của máy điện một chiều. Sinh viên cũng được làm quen với nguyên tắc thống kê trong thu thập dữ liệu, để đảm bảo độ tin cậy nhất định của dữ liệu thí nghiệm.Bài thí nghiệm giới thiệu cho sinh viên phương pháp thực hiện thí nghiệm có tải của máy điện một chiều (kích từ độc lập, kích từ song song) nhằm xây dựng đặc tuyến cơ, tính toán hiệu suất, moment ngõ ra của động cơ, đồng thời kiểm chứng lý thuyết về phản ứng phần ứng của máy điện một chiều. Sinh viên cũng được làm quen với nguyên tắc thống kê trong thu thập dữ liệu, để đảm bảo độ tin cậy nhất định của dữ liệu thí nghiệm.Bài thí nghiệm giới thiệu cho sinh viên phương pháp thực hiện thí nghiệm có tải của máy điện một chiều (kích từ độc lập, kích từ song song) nhằm xây dựng đặc tuyến cơ, tính toán hiệu suất, moment ngõ ra của động cơ, đồng thời kiểm chứng lý thuyết về phản ứng phần ứng của máy điện một chiều. Sinh viên cũng được làm quen với nguyên tắc thống kê trong thu thập dữ liệu, để đảm bảo độ tin cậy nhất định của dữ liệu thí nghiệm.

Máy điện chiều ver1.0 BÀI 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM Bài thí nghiệm giới thiệu cho sinh viên phương pháp thực thí nghiệm có tải máy điện chiều (kích từ độc lập, kích từ song song) nhằm xây dựng đặc tuyến cơ, tính tốn hiệu suất, moment ngõ động cơ, đồng thời kiểm chứng lý thuyết phản ứng phần ứng máy điện chiều Sinh viên làm quen với nguyên tắc thống kê thu thập liệu, để đảm bảo độ tin cậy định liệu thí nghiệm II CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM Giới thiệu máy điện chiều: Máy điện chiều có phần cảm stator (phần kích từ đứng yên), phần ứng rotor (phần chuyển động quay) Phần cảm tạo từ thơng kích từ nam châm vĩnh cửu nam châm điện chiều Hình - Hình ảnh máy điện chiều Ở chế độ động cơ, nguồn điện chiều cấp vào phần ứng, máy điện chiều biến đổi điện thành làm quay rotor để kéo tải Ra Ia If Rkt G..If = E  f Va Vf Hình - Mạch tương đương động chiều (kích từ độc lập) Ngược lại, chế độ máy phát, máy điện chiều biến đổi nguồn kéo quay rotor thành nguồn điện áp chiều phần ứng để cấp cho tải điện - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 1/14 Máy điện chiều ver1.0 Ia Ra If I Rkt G..If = E Va f  Hình - Mạch tương đương động chiều (kích từ song song) Thí nghiệm với Máy điện chiều THÍ NGHIỆM 1: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TÙ ĐỘC LẬP- THÍ NGHIỆM CĨ TẢI  Mục tiêu: Tính hiệu suất; xây dựng đặc tuyến hiệu suất theo công suất đầu ra; xây dựng đặc tuyến động chiều kích từ độc lập hai trường hợp: o Điện áp phần ứng số, kích từ thay đổi o Điện áp phần ứng thay đổi, kích từ số  Phương pháp: Theo mạch tương đương động Hình 2, tiến hành thí nghiệm có tải để xây dựng đặc tuyến (=f(Mđt)) theo phương trình sau: (Mđt = Te: moment điện từ)  V Ra E  a  M dt G.I f G.I f (G.I f ) Điện áp phần ứng số, kích từ thay đổi  Điện áp phần ứng thay đổi, kích từ số Thực hiện: o Điện áp phần ứng số, kích từ thay đổi: Cấp nguồn phần ứng định mức, cấp nguồn kích từ thay đổi (trong thí nghiệm định mức 80% - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 2/14 Máy điện chiều ver1.0 -định mức), cho tăng dần tải để dòng điện phần ứng từ đến định mức: tiến hành đo tốc độ , công suất đầu động (P2) để tính moment đầu o Điện áp phần ứng thay đổi, kích từ thay đổi: Cấp nguồn phần kích từ định mức, cấp nguồn phần ứng thay đổi (trong thí nghiệm định mức 80% định mức), cho tăng dần tải để dòng điện phần ứng từ đến giá trị yêu cầu: tiến hành đo tốc độ , công suất đầu động (P2) để tính moment đầu - Cơng thức tính tốn: o Hiệu suất:   E I  ( Prot  PFe ) (Va  Ra I a ) I a  ( Prot  PFe ) P2  a a  P1  Pf P1  Pf P1  Pf Te  o Moment điện từ: Ea I a   GI f I a THÍ NGHIỆM 2: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG - THÍ NGHIỆM CĨ TẢI  Mục tiêu: Khảo sát đặc tính tốc độ theo tải động DC kích từ song song  Phương pháp: Theo mạch tương đương động Hình 3, tiến hành thí nghiệm có tải để xây dựng đặc tuyến n = f(Ia) theo phương trình sau: n Va  I a Ra GI f Đặc tuyến n = f(Ia) có dạng sau: đặc tuyến (2) n nđm (2) (1) Ia Hình - Đặc tính n = f(Ia) động DC kích từ song song mang tải Khi Ia giá trị thấp, đặc tuyến có dạng đường thẳng Khi Ia đủ lớn, phản ứng phần ứng tăng lên nên từ thông tổng giảm, dẫn đến tốc độ mang tải lúc lớn đặc tuyến lý thuyết (đường (1)) - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 3/14 Máy điện chiều ver1.0 - Thực hiện: Cấp nguồn định mức cho động cơ, tăng dần dòng tải máy phát DC (máy phát DC dùng làm tải cho động DC) để tăng dần dòng điện phần ứng động cơ, tiến hành đo tốc độ , dòng điện ngõ vào, dòng điện phần ứng III THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Bộ máy điện chiều: gồm hai máy DC nối đồng trục với Bộ nguồn ba pha – pha – DC:  Tổng quan nguồn:  Nguồn cung cấp nguồn ba pha bốn dây  Hướng dẫn khởi động nguồn: Gạt chìa khóa nguồn sang mức I; bật ON CB chống giật nguồn; bật ON MCCB ba pha dây (2 MCCB MAINS); chuyển cần gạt a0b sang vị trí b; kiểm tra chạy mức MIN, CB cấp nguồn khối mức OFF (vị trí O), nhấn nút START  Khối nguồn chính: o Cung cấp nguồn ba pha cố định: 380V (L1 – L2 - L3) o Cung cấp nguồn AC pha cố định: 220V (từ ổ cắm điện bên nguồn) - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 4/14 Máy điện chiều ver1.0 - Khối nguồn pha chỉnh (khối – 430V/ 5A) Cung cấp nguồn ba pha thay đổi được:  430V, dòng điện ngõ tối đa 5A, chỉnh chạy, chạy hiển thị phần trăm điện áp tối đa (tính theo áp dây)  Khối nguồn DC (dùng cho kích từ máy điện DC) o Cung cấp nguồn DC: chỉnh lưu từ nguồn AC pha o Tầm cung cấp:  225V (DC), dòng điện tối đa 1A o Có relay nhiệt bảo vệ  Khối nguồn DC (dùng cho phần ứng động DC) o Cung cấp nguồn DC: chỉnh lưu từ nguồn AC pha o Tầm cung cấp:  240V (DC), dòng điện tối đa 10A Thiết bị đo dòng điện DC – 5A:  Nguồn cung cấp cho thiết bị: 220V (AC)  Tầm đo: 5A (DC)  Cấp xác: 0.5% tồn tầm - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 5/14 Máy điện chiều ver1.0 -4 Thiết bị đo điện áp DC: o Nguồn cung cấp cho thiết bị: 220V (AC) o Tầm đo: 500V (DC) o Cấp xác: 0.5% tồn tầm Thiết bị đo tốc độ: o Nguồn cung cấp cho thiết bị: 220V (AC) o Tầm đo: 3000 vòng/ phút o Cấp xác: 0.1% tồn tầm Bộ tải điện trở: Thông số tải điện trở: o Công suất 750W o Gồm 10 nấc điện trở mắc song song o Có quạt tản nhiệt, cần ý bật quạt trước đóng tải Bộ chỉnh kích từ cho máy phát DC: sử dụng chỉnh lưu theo sơ đồ nguyên lý sau Chỉnh lưu 220V~ Vf Variac - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 6/14 Máy điện chiều ver1.0 -8 Bộ dây nối IV  Đầu nối banana chống giật  Chịu dòng điện tối đa 15A  Có chiều dài: 0.25m; 0.5m, 1.0m; 1.5m NỘI DUNG THÍ NGHIỆM BẢNG KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị VGa V Điện áp phần ứng máy phát DC VMa V Điện áp phần ứng động DC VGf V Điện áp phần kích từ máy phát DC VMf V Điện áp phần kích từ động DC Ea V Sức điện động Ia A Dòng điện phần ứng If A Dòng điện kích từ Ra  Điện trở phần ứng Rf  Điện trở phần kích từ f Wb G V.s/(rad.A) Te Diễn giải Phương trình liên quan Ea = G.If. = Va-Ra.Ia Ra  Va  Ea Ia Từ thơng kích từ Ea .I f Hằng số G N.m Moment điện từ Te = G.Ia If  rad/s Tốc độ góc động n vòng/phút Tốc độ động n 60. 2 GHI NHẬN THÔNG SỐ TRÊN NHÃN MÁY: Sinh viên tiến hành đọc nhãn máy thí nghiệm máy điện chiều Ghi nhận vào Bảng Bảng số liệu để tiến hành thí nghiệm - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 7/14 Máy điện chiều ver1.0 -Bảng 1– Bảng thông số ghi nhận từ nhãn máy ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT MỘT CHIỀU Điện áp phần ứng định mức (VMa) Điện áp phần ứng định mức (VGa) Điện áp kích từ định mức (VMf) Điện áp kích từ định mức (VGf) Dòng điện phần ứng định mức (IMa) Dòng điện phần ứng định mức (IGa) Tốc độ định mức (n) Tốc độ định mức (n) Công suất đầu (P2) Công suất đầu (P2) THÍ NGHIỆM 1: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP – THÍ NGHIỆM CĨ TẢI Mục đích thí nghiệm: Tính hiệu suất; xây dựng đặc tuyến hiệu suất theo công suất đầu ra; xây dựng đặc tuyến động chiều kích từ độc lập Sơ đồ thí nghiệm: Hình 5 Tiến hành thí nghiệm: Thực bước sau: Kiểm tra đảm bảo CB tổ hợp nguồn trạng thái ngắt (OFF) Điều chỉnh tất nguồn điện vị trí (xoay ngược chiều kim đồng hồ đến cận trái) Tắt tất công tắc tải Đấu dây theo sơ đồ nguyên lý Hình 5 Các thiết bị đo (volt kế, ampe kế, thiết bị đo tốc độ…) cấp nguồn 220V (AC) từ khối nguồn MAIN nguồn (L3 – N) Nhờ GVHD kiểm tra mạch trước đóng nguồn điện Khởi động nguồn ba pha hướng dẫn phần đầu tài liệu HDTN Đóng nguồn điện (nhấn START) tiến hành thí nghiệm:  Cấp nguồn điện áp phần kích từ (Vf) động sơ cấp định mức giữ không đổi  Cấp nguồn cho phần ứng động sơ cấp: chỉnh từ nguồn 240V, 10A, với giá trị định mức phần ứng động dừng Chú ý: giữ giá trị khơng thay đổi suốt q trình thí nghiệm (khi tăng tải, điện áp nguồn giảm)  Cấp nguồn kích từ cho máy phát chiều: cấp nguồn giá trị định mức  Tăng dần tải để dòng điện phần ứng máy phát Ia tăng dần (chia Ia theo 10 nấc) Chú ý khơng tăng thêm tải dòng điện phần ứng động tải trước lớn giá trị định mức (Tăng tải cách ON công tắc theo thứ tự từ trái qua phải Nếu muốn giảm tải OFF cơng tắc theo thứ tự từ phải sang trái) - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 8/14 Máy điện chiều ver1.0 - Đo đại lượng thí nghiệm Ghi nhận thơng số đo lần vào Bảng Điều chỉnh nguồn phần ứng động sơ cấp (nguồn 240 VDC, 10 A) vị trí 0, điều chỉnh nguồn kích từ máy phát vị trí 0; ngắt nguồn (nhấn STOP), đợi phút cho động nguội Thực lại bước 3-4, ghi nhận thông số đo lần vào Bảng Nguồn kích từ 0-225 VDC, A + Nguồn phần ứng 0-240 VDC, 10 A + - Nguồn chỉnh lưu - + ĐC DC VMa A - A A V H VMf Tải R thay đổi Máy phát chiều V A + MP DC Động chiều A - H J J VGf V K VGa V K s Hình 5 : Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải động chiều (kích từ độc lập) Thực lại bước 3-5 với điện áp phần ứng 80% định mức Ghi nhận vào Bảng Thực lại bước 3-5 với điện áp phần ứng 80% định mức, điện áp kích từ 70% định mức Ghi nhận vào Bảng - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 9/14 Máy điện chiều ver1.0 -Bảng – Bảng thơng số đo thí nghiệm có tải động DC (điện áp phần ứng định mức) LẦN Động Tải Va Ia LẦN Động Máy phát n Va Ia Va Ia Máy phát n Va Ia 10 Bảng - Bảng thơng số đo thí nghiệm có tải động DC (điện áp phần ứng 80% định mức) LẦN Động Tải Va Ia LẦN Động Máy phát n Va Ia Va Ia Máy phát n Va Ia 10 - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 10/14 Máy điện chiều ver1.0 -Bảng - Bảng thông số đo thí nghiệm có tải động chiều (kích từ 70% định mức) LẦN Động Tải Va Ia LẦN Động Máy phát n Va Ia Va Ia Máy phát n Va Ia 10 THÍ NGHIỆM 2: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG - THÍ NGHIỆM CĨ TẢI Mục đích thí nghiệm: Khảo sát đặc tính tốc độ theo tải động DC kích từ song song Sơ đồ thí nghiệm: Hình Tiến hành thí nghiệm: Thực bước sau: Kiểm tra đảm bảo CB tổ hợp nguồn trạng thái ngắt (OFF) Điều chỉnh tất nguồn điện vị trí (xoay ngược chiều kim đồng hồ đến cận trái) Tắt tất công tắc tải Đấu dây theo sơ đồ nguyên lý Hình Các thiết bị đo (volt kế, ampe kế, thiết bị đo tốc độ…) cấp nguồn 220V (AC) từ khối nguồn MAIN nguồn (L3 – N) Nhờ GVHD kiểm tra mạch trước đóng nguồn điện Khởi động nguồn ba pha hướng dẫn phần đầu tài liệu HDTN Đóng nguồn điện (nhấn START) tiến hành thí nghiệm: - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 11/14 Máy điện chiều ver1.0 - Cấp nguồn cho động DC kích từ song song: chỉnh từ nguồn 240V, 10A, với giá trị định mức phần ứng động dừng Chú ý: giữ giá trị khơng thay đổi suốt q trình thí nghiệm (khi tăng tải, điện áp nguồn giảm)  Cấp nguồn kích từ cho máy phát chiều: cấp nguồn giá trị định mức  Tăng dần tải để dòng điện phần ứng máy phát Ia tăng dần (chia Ia theo 10 nấc) Chú ý không tăng thêm tải dòng điện phần ứng động tải trước lớn giá trị định mức (Tăng tải cách ON công tắc theo thứ tự từ trái qua phải Nếu muốn giảm tải OFF công tắc theo thứ tự từ phải sang trái)  Đo đại lượng thí nghiệm Ghi nhận thơng số đo lần vào Bảng 5 Nguồn DC 0-240 VDC, 10A A + Nguồn chỉnh lưu - + ĐC DC - MP DC Động chiều + - Tải R thay đổi Máy phát chiều A A Ia V VGa A H Va V A J J VGf H V K K s Hình - Sơ đồ ngun lý thí nghiệm có tải động chiều (kích từ song song) - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 12/14 Máy điện chiều ver1.0 -4 Điều chỉnh nguồn động DC giá trị (nguồn 240 VDC, 10 A) vị trí 0, điều chỉnh nguồn kích từ máy phát vị trí 0; tắt tất tải; ngắt nguồn (nhấn STOP), đợi phút cho động nguội Thực lại bước 3-4, ghi nhận thông số đo lần vào Bảng 5 Bảng 5 – Bảng thơng số đo thí nghiệm có tải động chiều kích từ song song LẦN Động Tải Va Ia LẦN Động Máy phát n Va Ia Va Ia Máy phát n Va Ia 10 - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 13/14 Máy điện chiều ver1.0 -Bảng thơng số cho trước thí nghiệm Máy DC (1) Máy DC (2) THÔNG SỐ encoder BỘ THÍ NGHIỆM BỘ THÍ NGHIỆM Điện trở phần ứng máy chiều (M/G) 2.3 Ω 3.74 Ω Điện trở phần ứng máy chiều (G/M) 2.42 Ω 5.04 Ω Tổng tổn hao quay tổn hao lõi (máy 1, xác định tốc độ định mức: 1800 rpm) 65 W 72 W Tổng tổn hao quay tổn hao lõi (máy 2, xác định tốc độ định mức: 1800 rpm) 73 W 67 W Lưu ý:  Sinh viên phải hoàn thành tất bảng số liệu, kể bảng số liệu tính toán nộp lại cho GVHD kiểm tra trước kết thúc buổi thí nghiệm  Bài chuẩn bị có chữ ký GVHD nộp kèm theo báo cáo thí nghiệm để cuối báo cáo  Các bảng số liệu chuẩn bị chấp nhận phải có chữ ký GVHD thí nghiệm ngày hơm  Báo cáo nộp trễ tuần sau kết thúc thí nghiệm  Báo cáo ghi rõ Họ tên, MSSV, Nhóm, Tổ, ngày thực thí nghiệm  Các kết đo kết thí nghiệm phải trình bày rõ ràng, ngắn gọn đầy đủ yêu cầu theo hướng dẫn báo cáo thí nghiệm  GV có quyền cho điểm báo cáo sau: o Những chép lẫn hình thức o Số liệu báo cáo không trùng khớp với số liệu bảng thu thập số liệu SV o Không ghi thơng tin sinh viên (Tên, MSSV, nhóm, buổi thí nghiệm) - -Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Máy điện Trang 14/14 ... nghiệm Máy điện Trang 7/14 Máy điện chiều ver1.0 -Bảng 1– Bảng thông số ghi nhận từ nhãn máy ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT MỘT CHIỀU Điện. .. V Điện áp phần ứng máy phát DC VMa V Điện áp phần ứng động DC VGf V Điện áp phần kích từ máy phát DC VMf V Điện áp phần kích từ động DC Ea V Sức điện động Ia A Dòng điện phần ứng If A Dòng điện. .. thông số cho trước thí nghiệm Máy DC (1) Máy DC (2) THƠNG SỐ encoder BỘ THÍ NGHIỆM BỘ THÍ NGHIỆM Điện trở phần ứng máy chiều (M/G) 2.3 Ω 3.74 Ω Điện trở phần ứng máy chiều (G/M) 2.42 Ω 5.04 Ω Tổng